内支撑刚度对结构内力分布的影响!

    通过使用理正深基坑、GEO5深基坑分析模块、Midas Civil通用有限元软件对某一钢板桩围堰的分析,Geo5深基坑模块在对板桩围堰分开计算的情况下(只对单一板桩单元计算):
主要问题:支撑式支挡结构的弹性支点刚度系数取值问题。
    1、本人在库伦问答中曾提出过相关问题。对于悬臂式支挡结构,上述三个软件计算的结果基本一致;但是增加了内支撑后,Midas 有限元软件与GEO5的内力图的走向基本一致,但是内力的大小相差较大,由此,我在有限元软件中,调整内支撑的刚度系数,当内支撑的刚度系数达到一定数值时,可以实现与geo5的内力大小一致的目的;(Midas civil虽然是桥梁软件,但也是通用的有限元软件,计算基坑不存在问题)
    2、Geo5中,内支撑的刚度计算并未考虑围囹结构的刚度,所以计算的刚度值是偏少,而内支撑处作为弹性支撑,其刚度值主要影响两方面:1、直接影响板桩的内力分布;2、板桩与内支撑结构的变形协调不一致。

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库仑吴汶垣 - 库仑工程师

赞同来自: 张松林 Eileen 库仑黄绍茂 JianbinZhang

首先,为您的研究点个赞。下面给出一些我自己的理解。

这个我说明一下GEO5深基坑分析没有考虑内支撑没有考虑围囹结构刚度的问题:在基坑中,冠梁、围囹等通常是用于增加结构整体性的构造措施,和边坡支护中格构的作用一样的,在二维计算中我们是不考虑的。Midas Civil中如果我们用三维计算,围囹确实会发挥一定的作用,提高内支撑的刚度,因为基坑变上的结构位移是小于基坑中部的位移的,从而使得基坑两侧的桩可以分担基坑中部桩的一部分土压力。这里有一个技术贴说明了如何考虑这种情况下的冠梁或围檩刚度:GEO5深基坑支护结构分析模块模拟冠梁

但是,真实的岩土工程问题中我们仍然建议不考虑围囹和冠梁的作用,主要有以下两个原因:

  1. 对于非常长的基坑,例如地铁明挖基坑,基坑两侧离基坑中部非常远,其对基坑中部支护结构的影响是非常小的,此时完全无需考虑围囹的影响。其次,基坑中我们主要分析最危险的位置,即基坑中部,因此,不考虑围囹是基于保守的考虑。

  2. Midas Civil模拟的是理想的状态,实际的基坑中不可能沿基坑边的所有土压力都是一样大的,因为土体本质上是非均质的,强度也是非均质的,所以哪根桩受到的土压力最大,哪根最小是无法准确计算的,所以我们采用围囹和冠梁来提高基坑的整体性,防止如果某根桩受到的真实土压力大于了我们计算时考虑的土压力,其他桩可以为其分担一部分土压力。因此,对于这种构造措施计算时无需考虑,如果考虑,也只是理想状态,和真实情况也是不一样的,既然如此,那么我们选择简化问题而不是复杂化问题,因为复杂化以后我们其实也无法得到真实的情况。岩土工程中对于岩土的感性认识往往是高于精确计算的,岩土体的高度不确定性导致了岩土工程是很难精确计算的,抓住主要矛盾简化问题才是岩土设计的核心。

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